KR100373321B1 - 파장분할광스위칭장치 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 파장분할 광스위칭 장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자하는 과제
본 발명은 파장 변환을 시키지 않고 미리 정해진 파장 채널만을 추출한 후 입력 광신호를 다중화하여 해당 출력포트로 스위칭하므로써, 구조를 매우 간단하게 할 수 있는 광스위칭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 다수의 입력포트를 통해 전달되는 파장분할 다중화된 광신호를 분배하는 다수의 제 1 분배수단과, 상기 다수의 제 1 분배수단에 의해 분배된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는 다수의 광스위칭 수단을 구비하는 광스위칭 장치에 있어서, 다수의 광스위칭 수단은 각각, 상기 다수의 제 1 분배수단으로부터 전달되는 광 신호를 다시 분배하기 위한 다수의 제 2 분배수단; 외부로부터 인가되는 스위칭 제어신호에 따라, 상기 다수의 제 2 분배수단으로부터 전달되는 광 신호들을 선택하기 위한 다수의 선택수단; 상기 다수의 선택수단에 의해 선택된 광 신호를 고정파장 필터링하여 해당 파장의 광신호만을 추출하기 위한 다수의 고정파장 필터링 수단; 및 상기 다수의 고정파장 필터링 수단에 의해 추출된 광 신호들을 파장분할 다중화하여 상기 해당 출력포트로 전달하기 위한 파장분할 다중화 수단을 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 광신호망에서 입력 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는데 이용됨.

Description

파장분할 광스위칭 장치
본 발명은 광전달망에서의 파장분할 광스위칭 장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 입력포트를 통해 입력되는 파장분할 다중화된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하기 위한 파장분할 광스위칭 장치에 관한 것이다.
파장분할 광스위칭 장치는 파장 변환 가능 여부에 따라 두 종류로 구분된다.파장 변환 기능의 유무에 따라 각각 가상 파장 경로(Virtual wavelength path) 및파장 경로(Wavelength path) 방식이라 부른다.
가상 파장 경로 방식에서는 파장 채널의 스위칭이 일어나는 각 노드에서 파장 변환 기능이 있으므로 망의 구성에 있어 파장 변환 기능이 없는 파장 경로 방식에 비해 적은 수의 파장을 요구한다. 이것은 가상 파장경로 방식에서는 노드간 링크별로 파장을 할당하는데 비해 파장 경로 방식에서는 파장 채널의 전 경로를 통해 특정 파장을 할당받는데 기인한다.
반면에, 파장 경로 방식에서는 파장 변환 기능이 없으므로 장치의 구성이 단순해지는 장점이 있다. 이러한 파장 경로 방식에서는 같은 파장을 갖는 광 경로(optical path)들이 동일한 선로를 거치지 않도록 경로를 선택하여야 한다. 현재의 기술수준으로 파장 변환기를 경제적으로 도입하기 어려우므로 향후 기술 발전에 따라 파장 변환 기능이 도입될 것으로 예상된다.
도 1은 종래의 파장분할 광스위칭 장치의 구성도로서, 이는 니시오(M. Nishio)가 고안한 파장분할 광스위칭 장치이다. [참조 문헌 : 미국 특허 번호 5,194,977, 1993. 3. 16, Wavelength division switching system with reduced optical components using optical switches]
도 1에 도시된 바와 같이, M. Nishio가 제안한 종래의 파장분할 광스위칭 장치는, 제 1 및 제 2 광스위칭 모듈(110, 120)들을 구비하면서, 입력 포트(111, 112)를 통해 입력되는 파장분할 다중화된 광신호를 제 1 및 제 2 광스위칭 모듈(110, 120)로 전달하기 위한 분배기(113, 114)들을 포함한다.
제 1 광스위칭 모듈(110)은, 입력단이 분배기(splitters)(113, 114)들의 출력단에 연결된 분배기(115, 116)들과, 입력단들이 분배기(115, 116)들의 출력단에 연결된 광스위치(optical switches)(117, 118)들과, 입력단이 각각 광스위치(117, 118)의 출력단에 연결된 가변파장 필터(tunable wavelength filters)(119, 121)들과, 입력단이 각각 가변파장 필터(119, 121)의 출력단에 연결된 고정파장 변환기(fixed wavelength converter)(122, 123)들과, 입력단들이 고정파장 변환기(122, 123)들의 출력단에 연결되고 출력단이 출력포트(125)에 연결된 결합기(combiners)(124)들로 구성된다.
제 2 광스위칭 모듈(120)은, 입력단이 분배기(113, 114)들의 출력단에 연결된 분배기(126, 127)들과, 입력단들이 분배기(126, 127)들의 출력단에 연결된 광스위치(128, 129)들과, 입력단이 각각 광스위치(128, 129)의 출력단에 연결된 가변파장 필터(130, 131)들과, 입력단이 각각 가변파장 필터(130, 131)의 출력단에 연결된 고정파장 변환기(132, 133)들과, 입력단들이 파장 변환기(132, 133)들의 출력단에 연결되고 출력단이 출력포트(135)에 연결된 결합기(134)들로 구성된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 종래의 파장분할 광스위칭 장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제 1 광스위칭 모듈(110)의 광스위치(117, 118)들과 제 2 광스위칭 모듈(120)의 광스위치(128, 129)들은 각각 입력포트(111, 112)들을 통해 입력되는 다중화된 광신호중 하나의 광신호를 선택하여 스위칭한다.
제 1 광스위칭 모듈(110)의 가변파장 필터(119, 121)들은 각각 광스위치(117, 118)들에 의해 선택된 다중화된 광신호의 파장신호 중 하나의 신호를 선택하여 전달하며, 마찬가지로 제 2 광스위칭 모듈(120)의 가변파장 필터(130, 131)들은 각각 광스위치(128, 129)들에 의해 선택된 다중화된 광신호의 파장신호 중 하나의 신호를 선택하여 전달한다.
제 1 광스위칭 모듈(110)의 고정파장 변환기(122, 123)들과 제 2 광스위칭 모듈(120)의 고정파장 변환기(132, 133)들은 각각 입력되는 광신호를 미리 할당된 파장으로 파장 변환시킨다. 이렇게, 파장변환된 광신호들은 제 1 및 제 2 광스위칭 모듈(110, 120)의 결합기(124, 134)들을 통해 결합되어 출력포트(125, 135)들로 전달된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 파장분할 광스위칭 장치의 경우, 파장변환 기능을 갖도록 하기 위해 항상 가변파장 필터 및 파장 변환기를 구비해야 하므로, 고가의 구성 제품을 사용해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 파장분할 다중화된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는 파장분할 광스위칭 장치를 구현함에 있어, 파장 변환을 시키지 않고 미리 정해진 파장 채널만을 추출한 후 입력 광신호를 다중화하여 해당 출력 포트로 스위칭하므로써 구조를 간단하게 할 수 있는 파장분할 광스위칭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 파장분할 광스위칭 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 파장분할 광스위칭 장치의 일실시예 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
211 내지 21N: 입력포트 221 내지 22N: 분배기
231 내지 23N: 광스위칭부 241 내지 24N: 분배기
251 내지 25M: 광스위치 261 내지 26M: 고정파장 필터
271: 파장 다중화기 281 내지 28N: 출력포트
321 내지 32M: 신호 변환부 331: 결합기
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 입력포트를 통해 전달되는 파장분할 다중화된 광신호를 분배하는 다수의 제 1 분배수단과, 상기 다수의 제1 분배수단에 의해 분배된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는 다수의 광스위칭수단을 구비하는 광스위칭 장치에 있어서, 다수의 광스위칭 수단은 각각, 상기 다수의 제 1 분배수단으로부터 전달되는 광 신호를 다시 분배하기 위한 다수의 제 2 분배수단; 외부로부터 인가되는 스위칭 제어신호에 따라, 상기 다수의 제 2 분배수단으로부터 전달되는 광신호들을 선택하기 위한 다수의 선택수단; 상기 다수의 선택수단에 의해 선택된 광 신호를 고정파장 필터링하여 해당 파장의 광신호만을 추출하기 위한 다수의 고정파장 필터링수단; 및 상기 다수의 고정파장 필터링 수단에 의해 추출된 광 신호들을 파장분할 다중화하여 상기 해당 출력포트로 전달하기 위한 파장분할 다중화 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 같은 파장분할 다중화 수단으로 사용할 수 있는 것에는 결합기와 파장 다중화를 생각할 수 있다.
그러나, 결합기는 파장 의존성이 없는 반면에 파장 다중화기는 파장 선택성을 갖는다. 또한, 결합기는 가격이 저렴하나 포트 수가 많을수록 삽입 손실이 증가하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 구성에서 다중화 수단으로 결합기를 사용하면 전단의 고정 파장 필터에서 발생되는 채널간 누화가 결합기를 지난 후 혼합되어 동일 파장간에 간섭을 유발한다. 이러한 동일 파장간의 간섭에 의한 누화는 허용치가 매우 작으므로 파장 선택성이 없는 결합기의 사용은 일반적으로 불가하다.
반면에, 다중화 수단으로 파장 선택성을 갖는 파장 다중화기를 사용하면, 전단의 고정 파장 필터에서 발생된 채널간(밴드간) 누화 성분이 파장 다중화기에 의해 크게 감쇠되므로 파장 다중화기의 출력에는 매우 적은 누화 성분만 남게되어 양호한 신호 품질을 얻을 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 파장분할 광스위칭 장치의 일실시예 구성도로서, 입력포트(211 내지 21N)들을 통해 전달되는 파장분할 다중화된 광신호를 분배하는 분배기(221 내지 22N)들과, 분배기(221 내지 22N)들에 의해 분배된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는 광스위칭부(231 내지 23N)를 구비한다.
광스위칭부(231 내지 23N)들은 각각, 분배기(221 내지 22N)들로부터 전달되는 광신호를 다시 분배하기 위한 분배기(241 내지 24N)들과, 외부로부터 인가되는 스위칭 제어신호에 따라, 분배기(241 내지 24N)들로부터 전달되는 광신호들을 선택적으로 스위칭하는 광스위치(251 내지 25M)들과, 광스위치(251 내지 25M)들에 의해 선택된 광신호를 필터링하여 해당 파장의 광신호만을 추출하여 전달하는 고정파장 필터(261 내지 26M)들과, 고정파장 필터(261 내지 26M)들에 의해 추출된 광신호들을 다중화하여 해당 출력포트로 전달하는 파장 다중화기(271)를 구비한다.
이와 같은 구조를 갖는 광스위칭부(231 내지 23N)들의 구성 소자들간의 연결 관계에 대하여 광스위칭부(231)의 경우를 예로 들어 살펴보면 다음과 같다.
입력포트(211 내지 21N)들은 각각 분배기(221 내지 22N)들의 입력단에 연결되고, 분배기(221 내지 22N)들의 출력단은 각각 광스위칭부(231 내지 23N)들에 연결된다.
광스위칭부(231)의 분배기(241 내지 24N)들의 입력단은 분배기(221 내지 22N)들의 출력단에 대응되게 연결되고, 광스위치(251 내지 25M)들의 입력단들은 각각 분배기(241 내지 24N)들의 출력단에 연결되며, 고정파장 필터(261 내지 26M)들의 입력단은 광스위치(251 내지 25M)들의 출력단에 대응적으로 연결되고, 파장 다중화기(271)기의 입력단들은 각각 고정파장 필터(261 내지 26M)들의 출력단에 연결되며, 파장 다중화기(271)의 출력단은 출력포트(281)에 연결된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할 광스위칭 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
입력포트(211 내지 21N)들 상의 파장분할 다중화된 광신호의 에너지는 분배기(221 내지 22N)들에 의해 균등하게 분기되어 광스위칭부(231 내지 23N)들의 분배기(241 내지 24N)들로 전달된다.
이렇게, 분배기(221 내지 22N)들에 의해 분기된 광신호는 대응적으로 다시 광스위칭부(231 내지 23N)들의 분배기(241 내지 24N)들에 의해 균등하게 분기되어 광스위치(251 내지 25M)들로 전달된다.
이어서, 광스위치(251 내지 25M)들은 각각 외부로부터 인가되는 스위칭 제어신호에 의해 제어되어 입력포트(211 내지 21N)들 상의 파장분할 다중화된 광신호중 하나의 광신호를 선택하여 고정파장 필터(261 내지 26M)들로 스위칭한다.
이와 같이, 광스위치(251 내지 25M)들에 의해 선택된 광신호가 고정파장 필터(261 내지 26M)들로 스위칭되면, 고정파장 필터(261 내지 26M)들은 각각 선택된광신호를 필터링하여 해당 파장의 광신호만을 추출하여 파장 다중화기(271)로 전달한다. 이와 같은 경우, 하나의 광스위칭부(231 내지 23N)에서 각각의 고정파장필터(261 내지 26M)는 고유한 파장을 갖는다.
즉, 광스위칭부(231 내지 23N)의 첫 번째 고정파장 필터(261)는 첫번째 파장의 광신호만을 통과시키고, 광스위칭부(231 내지 23N)의 M번째 고정파장 필터(26M)는 M번째 파장의 광신호만을 통과시킨다.
이렇게, 고정파장 필터(261 내지 26M)들에 의해 필터링된 광신호들은 파장 다중화기(271)를 통해 다중화되어 해당 출력포트로 전달된다.
전술한 바와 같은 동작을 수행하는 본 발명의 일실시예에 따른 파장분할 광스위칭 장치의 동작을 첫 번째 입력포트(211) 상의 첫번째 파장채널을 N번째 출력포트(28N)으로 스위칭하는 경우를 예로 들어 설명한다.
광스위칭부(23N)의 광스위치(251)에 스위칭 제어신호를 인가하여 입력포트(211)로부터 광스위칭부(23N)의 고정파장 필터(261)까지 광신호의 전달 경로를 구성하므로써, 입력포트(211) 상의 첫번째 파장 채널을 출력포트(28N)로 스위칭시킨다.
이와 같이, 본 발명의 특징에 대해 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 종래의 가변파장 필터를 단순한 고정파장 필터로 대체하고 고정파장 변환기를 사용하지 않는다.
즉, 파장 변환이 필요하지 않은 경우는 모든 광 경로(optical path)가 서로 다른 과정을 할당받거나 동일한 파장의 광 경로들이 상이한 선로를 거치도록 경로를 선택하는 경우이다. 이러한 경우에는 동일한 선로에 같은 파장의 광 경로가 통과하지 않으므로 노드에서 파장 변환이 필요하지 않다(파장 경로).
그런데, 파장 변환 기능이 있으면, 이러한 제약없이 경로를 선택할 수 있으므로 광 선로의 파장 대역을 최대한 활용할 수 있다(가상 파장 경로). 그러나, 파장변환 기능을 갖추는 것은 기술적으로나 비용면에서 상당히 부담스러우므로 장차 기술 발전에 따라 점차적으로 파장 변환 기능이 도입되리라 예상된다.
다시 말해, 파장 변환 기능이 있으면 망에서 필요로 하는 파장의 수가 적어지는 장점이 있고, 반면에 파장 변환 기능이 없는 장치는 구성이 단순한 것이 장점이다.
따라서, 본 발명은 종래 기술과 비교하였을 때, 가변파장 필터를 고정파장 필터로 대체하고 고정파장 변환기를 사용하지 않을 뿐만 아니라 출력단에 결합기 대신 파장 다중화기를 사용한다.
둘째, 결합기 대신에 파장 다중화기를 출력측에 사용하여 고정파장 필터에서 발생하는 누화에 의한 신호의 품질 저하를 억제시킨다.
즉, 상기 도 2에서 고정 파장 필터를 통과하며 발생한 누화는 파장 다중화기를 거쳐 한번 더 누화의 감쇠가 일어나므로, 파장 다중화기의 출력단에서 다중화되면서 생성되는 밴드 내 누화(intraband crosstalk)의 크기가 크게 감소한다.
이에 반해, 파장 다중화기 대신 파장 선택성이 없는 광 결합기를 사용하면 고정 파장 필터에서 발생되는 누화가 그대로 광 결합기를 거쳐 다중화되므로, 이 과정에서 패널간 누화가 밴드 내 누화로 바뀌게 된다. 이러한 밴드 내 누화는 광수신기에서 비트(맥놀이) 신호 잡음을 유발하여 원 신호를 왜곡시켜 품질을 저하시킨다. 따라서, 이러한 문제로 인해 파장 변환기와 같이 신호의 재생 기능을 갖는 소자가 사용되지 않으면 광 결합기는 사용하기 어렵다.
즉, 본 발명의 구성에서 출력단에 결합기를 사용하게 되면 고정파장필터에서 발생하는 파장 다중 신호의 누화에 의해 결합기의 출력에는 동일한 파장 신호간의 간섭에 의한 누화가 발생한다. 이러한 누화는 통상의 파장필터에 의한 누화값에서 문제를 일으키므로, 결합기의 사용은 불가하고 파장 선택성을 갖는 파장 다중화기의 사용이 필수적으로 요구된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 파장분할 다중화된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는 파장분할 광스위칭 장치를 구현함에 있어, 파장 변환을 시키지 않고 미리 정해진 파장 채널만을 추출한 후 입력 광 신호를 다중화하여 해당 출력 포트로 스위치함으로써 구조를 간단하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 다수의 입력포트를 통해 전달되는 파장분할 다중화된 광신호를 분배하는 다수의 제 1 분배수단과, 상기 다수의 제 1 분배수단에 의해 분배된 광신호를 해당 출력포트로 스위칭하는 다수의 광스위칭 수단을 구비하는 광스위칭 장치에 있어서,
    다수의 광스위칭 수단은 각각,
    상기 다수의 제 1 분배수단으로부터 전달되는 광신호를 다시 분배하기 위한 다수의 제 2 분배수단;
    외부로부터 인가되는 스위칭 제어신호에 따라, 상기 다수의 제 2 분배수단으로부터 전달되는 광 신호들을 선택적으로 전달하는 다수의 선택수단;
    상기 다수의 선택수단에 의해 선택된 광 신호를 고정파장 필터링하여 해당 파장의 광신호만을 추출하여 전달하는 다수의 필터링수단; 및
    상기 다수의 고정파장 필터링 수단에 의해 추출된 광 신호들을 파장분할 다중화하여 상기 해당 출력포트로 전달하기 위한 파장분할 다중화 수단
    을 포함하는 파장분할 광스위칭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 선택수단은 각각,
    상기 스위칭 제어신호에 따라, 다수의 입력 광신호중 하나의 광신호만을 선택하여 스위칭하는 광스위치
    를 포함하여 이루어진 파장분할 광스위칭 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 고정파장 필터링 수단은 각각,
    미리 정해진 파장 채널만을 추출하는 고정파장 필터
    를 포함하여 이루어진 파장분할 광스위칭 장치.
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